Elementi di bioenergetica L’uomo è paragonabile a una macchina e come tale necessita di un “combustibile” per le funzioni vitali Le immagini sono prese da vari siti internet, se qualcuno ne rivendica l’esclusività o la proprietà invii un’e-mail a vvannucchi@hotmail.com e queste verranno rimosse. v.vannucchi U.D. Calorimetria

Cibo = energia chimica Il combustibile per la macchina del nostro corpo è il cibo, un insieme di molecole che possono venir bruciate ottenendo energia L’uomo può utilizzare solo l’energia che si sprigiona dalla rottura dei legami chimici delle molecole del cibo Ossidazione catabolismo energia molecole cibo complesse Molecole semplici v.vannucchi U.D. Calorimetria

Calorimetria Per valutare il fabbisogno energetico di un individuo espresso in quantità di alimenti o principi nutritivi occorre conoscere: Il contenuto energetico degli alimenti La quantità di energia che l’organismo consuma nelle 24 ore v.vannucchi U.D. Calorimetria

Unità di misura dell’energia La kcal è l'energia necessaria ad innalzare di un grado la temperatura di un kg di acqua. Le kcalorie esprimono sia l'energia che ci forniscono gli alimenti sia l'energia che l'organismo consuma durante le varie attività e funzioni. Sulle etichette il contenuto energetico degli alimenti è indicato in kcal (chilocalorie), 1 kcal = 1000 cal e in kJoule già da tempo sostituita da un'altra unità di misura: il Joule Il kJ (chilojoule) è l’energia necessaria a spostare di un metro la massa di un chilo alla velocità di 1m/secondo. 1 J =0,24 cal 1 kJ = 0,24 kcal 1 cal = 4,18 J 1kcal = 4,18 kJ James Prescott Joule 24/12/1818 - 11/10/1889 Fisico inglese tra i fondatori della moderna termodinamica v.vannucchi U.D. Calorimetria

Energia degli alimenti La determinazione del potere calorico degli alimenti (espresso in Calorie o Kcalorie) è misurata per mezzo della bomba calorimetrica, formata da una camera contenente la sostanza in esame e ossigeno. Bruciando il cibo in esame, si determina liberazione di calore, che viene ovviamente misurato. www.ciam.unibo.it/ Sicurezza/Catia/11.html v.vannucchi U.D. Calorimetria

Schema della bomba calorimetrica chemistry.umeche.maine.edu/.../ bomb.html v.vannucchi U.D. Calorimetria

Energia dagli alimenti Nell’organismo però non tutti i principi nutritivi vengono completamente ossidati, infatti, mentre nella bomba calorimetrica tutto l’azoto viene ridotto prima ammoniaca (dalla quale non è più possibile estrarre energia), nell’organismo viene trasformato in urea ed altre sostanze dalle quali è possibile ottenere (seppur in piccola misura) ancora dell’energia. Inoltre, parte degli alimenti assunti, viene espulsa con le feci prima di un suo completo assorbimento. Pertanto, il potere calorico dei diversi principi nutritivi è il seguente: Principi nutritivi Nella bomba calorimetrica Nell’organismo Glucidi 4,1 Calorie/g 4 Calorie/g Lipidi 9,3 Calorie/g 9 Calorie/g Protidi 5,6 Calorie/g v.vannucchi U.D. Calorimetria

Bisogni energetici : calorimetria diretta La misurazione del fabbisogno calorico dell’individuo è un altro dei problemi della bioenergetica. La sua misurazione può avvenire con metodi diretti o indiretti. In quelli diretti viene misurata la cessione di calore di un individuo in un tempo prefissato e in un ambiente termicamente isolato Schema del calorimetro di Atwater-Benedict v.vannucchi U.D. Calorimetria

Calorimetro umano di Atwater-Benedict http://www.sportsci.org/news/history/atwater/atwater.html 1882-83 v.vannucchi U.D. Calorimetria

Bisogni energetici: calorimetria indiretta o termochimica respiratoria Con i metodi indiretti si risale alla quantità di calore liberato tramite altri parametri, quali ad esempio, la quantità di ossigeno consumato e la quantità di anidride carbonica emessa. Ad ogni litro di ossigeno consumato corrispondono 4,82 kcal. Original bicycle ergometer used in Benedict's experiments to assess exercise energy metabolism in the early 1900s. http://www.sportsci.org/news/history/benedict/benedict.html v.vannucchi U.D. Calorimetria

Moderni spirometri Misurano il consumo di ossigeno nell’unità di tempo da cui si può risalire al consumo (bisogno) energetico della persona v.vannucchi U.D. Calorimetria

Fabbisogno energetico totale giornaliero Si compone di Metabolismo basale (necessità di energia in uno stato di completo riposo fisico, mentale e digestivo) Fabbisogno energetico di attività Termogenesi Azione dinamico specifica degli alimenti v.vannucchi U.D. Calorimetria

Spesa energetica nelle 24 ore 65% v.vannucchi U.D. Calorimetria

Età e fabbisogno energetico v.vannucchi U.D. Calorimetria